KR101155708B1 - Method of creating real time terrain following flight path of aircraft by computer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항공기의 지면 밀착 비행을 위한 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법에 관한 것으로, 컴퓨터를 이용한 항공기의 비행경로 생성 방법에 있어서, (A) 항공기의 최대 상승각을 결정하는 단계; (B) 컴퓨터 데이터베이스에 입력된 실제 지형을 일정한 기울기를 갖도록 단순화하되, 상기 기울기는 상기 항공기의 최대 상승각 이하의 기울기를 갖도록 단순화하는 단계; 및 (C) 상기 항공기의 선회반경 이상의 최소곡률반경을 갖도록 상기 (B)의 단순화된 지형을 곡선화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공하여, 복잡한 수식이나 연산에 따른 문제 없는 항공기의 지면 밀착 비행이 가능한 지형추종 비행경로를 생성할 수 있게 한다.The present invention relates to a method for generating a real-time topographic tracking flight path of an aircraft using a computer for a close-plane flight of an aircraft, comprising the steps of: (A) determining a maximum elevation angle of an aircraft ; (B) simplifying the actual terrain entered into the computer database to have a constant slope, the slope having a slope less than or equal to the maximum ascent angle of the aircraft; And (C) curved the simplified terrain of (B) to have a minimum radius of curvature of at least the turning radius of the aircraft; It provides a real-time terrain tracking flight path generation method of a computer using a computer comprising a, it is possible to create a terrain tracking flight path that can be in close contact with the ground plane of the aircraft without a complex formula or calculation.
Description
본 발명은 컴퓨터를 이용한 항공기의 비행경로 생성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 지면 밀착 비행을 위한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for generating a flight path of an aircraft using a computer. More particularly, the present invention relates to a method for generating a real-time topographic tracking flight path of an aircraft for close-plane flight.
항공기가 레이더를 피하기 위하여 또는 다른 목적으로 지형에 밀착하여 비행하기 위해서는 지면에 충돌하지 않고 생존성 향상을 위한 비행 가능한 경로가 제공되어야 한다. 항공기 조종사가 육안으로 판단하는 방법은 예측할 수 있는 지형의 범위가 매우 좁기 때문에 신뢰성이 낮다. 따라서, 레이더를 통하여 지형을 검색하거나, 전자지도의 지형을 이용하여 항공기가 진행해야 할 경로에 대하여 지면 밀착 비행경로를 조종사에게 표시하여 주는 방법이 사용된다. 이러한 표시 방법은 조종사가 지면 밀착 비행을 하기 위한 고도 정보만을 제공해 주거나, 3차원(3D)적으로 비행경로를 제공해 주기도 한다.In order for an aircraft to fly close to the terrain for avoiding radar or for other purposes, a flightable path must be provided to improve survivability without crashing into the ground. The way the aircraft pilot judges with the naked eye is less reliable because the range of terrain that can be predicted is very narrow. Therefore, a method of searching the terrain through the radar or using the terrain of the electronic map to display the ground-based flight path to the pilot for the path that the aircraft should proceed. This display method can provide only the altitude information for the pilot to fly close to the ground, or provide a flight path in three dimensions (3D).
지면 밀착 비행을 위한 지형추종 비행경로에는 지형 데이터가 필요하다. 종래, 주로 레이더에 의한 지형 탐색 방법이 이용되었다. 즉, 레이저 고도계를 이용하여 지면과의 거리를 측정하고, 그 데이터를 통하여 충돌을 방지하여 비행하는 것이다. 그러나, 근래 전자지도의 발달로 항공기의 예상 비행경로에 대한 지형 탐색을 수행하지 않아도 지형 데이터를 쉽게 파악할 수 있다.Terrain following flight paths for ground-based flight require terrain data. Conventionally, a terrain search method mainly by radar has been used. In other words, by using a laser altimeter to measure the distance to the ground, flying through the data to prevent collision. However, with the development of the electronic map, it is possible to easily grasp the terrain data without performing the terrain search for the expected flight path of the aircraft.
전자지도의 지형 정보를 이용하여 지형추종 비행경로를 생성하는 것은 보통 필터링 또는 다양한 수학적 함수를 이용하게 된다. 그러나, 이러한 필터링 또는 수학적 함수에는 항공기의 성능을 반영시키기 어렵고, 반영시킨다 해도 매우 복잡한 수식으로 나타나게 된다. Generating topographical flight routes using topographical information on an electronic map usually uses filtering or various mathematical functions. However, it is difficult to reflect the performance of the aircraft in such filtering or mathematical functions, and even if it is reflected, it appears as a very complicated formula.
한편, 형태학적인 경로를 일정한 규칙에 의해 만들기도 하는데, 모든 지형에 적용시켜볼 수 없어 로직으로 인한 예외적인 경우가 존재하기도 하는 문제가 있으며, 또한, 지형이 복잡한 경우 연산 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.On the other hand, the morphological path is also created by a certain rule, there is a problem that there is an exception case due to logic because it can not be applied to all terrain, and there is a problem that takes a long operation time when the terrain is complex. .
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 종래 다양한 수학적 지식을 이용하여 계산량이 증가하는 문제와 로직으로 인한 예외성 존재를 없애기 위하여 실시간 계산이 가능한 새로운 알고리즘을 개발하여, 지면 밀착 비행을 위한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by using a variety of conventional mathematical knowledge to develop a new algorithm capable of real-time calculation in order to eliminate the problem of increasing the amount of calculation and the presence of anomalies due to logic, the ground-tight flight To provide a method for generating a real-time topographic tracking flight path for an aircraft.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,
(1) 컴퓨터를 이용한 항공기의 비행경로 생성 방법에 있어서, (A) 항공기의 최대 상승각을 결정하는 단계; (B) 컴퓨터 데이터베이스에 입력된 실제 지형을 일정한 기울기를 갖도록 단순화하되, 상기 기울기는 상기 항공기의 최대 상승각 이하의 기울기를 갖도록 단순화하는 단계; 및 (C) 상기 항공기의 선회반경 이상의 최소곡률반경을 갖도록 상기 (B)의 단순화된 지형을 곡선화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공한다.(1) a computer-generated flight path generation method comprising the steps of: (A) determining a maximum elevation angle of the aircraft; (B) simplifying the actual terrain entered into the computer database to have a constant slope, the slope having a slope less than or equal to the maximum ascent angle of the aircraft; And (C) curved the simplified terrain of (B) to have a minimum radius of curvature of at least the turning radius of the aircraft; It provides a real-time terrain tracking flight path generation method of a computer using a computer comprising a.
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 (A) 단계는, 상기 항공기의 고도, 속도 및 잉여추력을 이용하여 상기 항공기의 최대 상승각을 결정하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공한다.(2) In the above (1), the step (A), the real-time terrain tracking of the aircraft using a computer, characterized in that for determining the maximum elevation angle of the aircraft using the altitude, speed and surplus thrust of the aircraft. Provides a method for generating flight paths.
(3) 상기 (1)에 있어서, 상기(B) 단계는, (B1) 상기 컴퓨터 데이터베이스에 입력된 실제 지형을 픽셀(pixel)로 변환하는 단계; 및 (B2) 상기 픽셀로 변환된 실제 지형을 일정한 기울기를 갖도록 모폴로지(morphology) 연산을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공한다.(3) The method of (1), wherein (B) comprises: (B1) converting the actual terrain input into the computer database into pixels; And (B2) performing a morphology operation on the actual terrain converted to pixels to have a predetermined slope.
(4) 상기 (3)에 있어서, 상기 (B1)의 픽셀 변환은, 상기 픽셀의 세로 크기를 상기 항공기의 최대 상승각 이하의 기울기가 되도록 결정하여 상기 실제 지형을 픽셀로 변환하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공한다.(4) In the above (3), the pixel conversion of (B1) is characterized in that the actual size is converted to pixels by determining the vertical size of the pixel to be less than or equal to the maximum elevation angle of the aircraft. The present invention provides a method for generating a real-time topographic flight path of an aircraft using a computer.
(5) 상기 (3)에 있어서, 상기 (B2)의 모폴로지 연산은, 상기 (B1) 단계로부터 변환된 지형의 이웃한 지역의 높이 차이가 0 또는 1픽셀이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공한다.(5) The computer-implemented method of (3), wherein the morphology calculation of (B2) is such that the height difference between neighboring regions of the terrain converted from the step (B1) is 0 or 1 pixel. It provides a method for generating a real-time topographic tracking flight path of an aircraft.
(6) 상기 (1)에 있어서, 상기 (C) 단계는, 이동 평균(moving average) 기법을 이용하여 상기 (B)의 단순화된 지형을 곡선화하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공한다.(6) The real-time topography of the aircraft according to (1), wherein the step (C) curves the simplified topography of the (B) using a moving average technique. Provides a method for generating a following flight path.
(7) 상기 (6)에 있어서, 상기 이동 평균 기법에 사용되는 윈도우 크기(window size)는 적용 위치의 데이터 전?후로 동일한 위치 수의 데이터를 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공한다.(7) The computer-aided aircraft according to (6), wherein the window size used in the moving average technique is determined using data of the same position number before and after the data of the application position. It provides a real-time terrain tracking flight path generation method.
(8) 상기 (7)에 있어서, 상기 윈도우 크기는, 상기 곡선화된 지형의 최소곡률반경이 상기 항공기의 선회반경 이상이 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공한다.(8) The computer-implemented real-time terrain tracking flight path according to (7), wherein the window size is determined so that the minimum radius of curvature of the curved terrain is equal to or larger than the turning radius of the aircraft. Provide a method.
이러한 본 발명에 따른 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법은 항공기의 성능 및 선회율이 고려된 지형추종 비행경로 생성 방법을 제공하여 복잡한 수식이나 연산에 따른 문제 없는 항공기의 지면 밀착 비행이 가능한 지형추종 비행경로를 생성할 수 있게 한다.The real-time terrain tracking flight path generation method using a computer according to the present invention provides a terrain tracking flight path generation method in consideration of the performance and turn rate of the aircraft to enable the plane close flight of the aircraft without problems due to complex equations or calculations Enables the creation of terrain following flight paths.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지형추종 알고리즘을 포함하는 비행경로 생성에 관한 전체적인 시스템 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지형추종 알고리즘을 나타낸 흐름도,
도 3은 항공기에 작용하는 힘의 관계를 나타낸 도면,
도 4는 항공기의 추력 데이터를 이용한 추력 곡선이 생성된 것을 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모폴로지 연산에 사용되는 마스크의 연산을 하지 않은 경우를 나타내는 도면,
도 6은 모폴로지 팽창 연산을 한 경우를 나타내는 도면,
도 7은 도 6에 따른 모폴로지 팽창 연산 수행 후 단순화된 지형을 나타낸 도면,
도 8은 단순화된 지형을 통한 지형추종 비행경로를 나타낸 그래프,
도 9는 이동 평균에 사용되는 윈도우 크기를 나타낸 도면,
도 10은 이동 평균 기법에 사용될 윈도우 크기 결정을 위한 항공기 선회반경과 단순화된 지형을 나타낸 도면.1 is an overall system configuration of a flight path generation including a terrain tracking algorithm according to an embodiment of the present invention,
2 is a flowchart showing a terrain tracking algorithm according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing the relationship between the force acting on the aircraft,
4 is a graph showing a thrust curve is generated using the thrust data of the aircraft,
FIG. 5 is a diagram illustrating a case in which a mask used for morphology calculation is not performed according to an embodiment of the present invention; FIG.
6 is a diagram illustrating a case where a morphology expansion operation is performed;
7 is a view illustrating a simplified terrain after performing a morphology expansion operation according to FIG. 6;
8 is a graph showing a terrain tracking flight path through a simplified terrain;
9 is a view showing a window size used for a moving average,
FIG. 10 shows an aircraft turn radius and simplified terrain for window size determination to be used in the moving average technique. FIG.
이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims and their equivalents. It is to be understood that various equivalents and modifications may be substituted for those at the time of the present application.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지형추종 알고리즘을 포함하는 비행경로 생성에 관한 전체적인 시스템 구성도이다.1 is an overall system configuration of a flight path generation including a terrain tracking algorithm according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 항공기가 지면에 밀착하여 비행할 수 있는 경로를 생성해 주는 지형추종 알고리즘은, 지형 정보(데이터) 활용 항법 알고리즘으로부터 현재 항공기의 위치 및 속도를, 전자지도로부터 지형 데이터를 얻어 수행하게 된다. 이러한 결과는 조종사에게 지면 밀착 비행을 할 수 있는 고도 정보만 주거나, 앞으로의 비행 경로를 3차원적 형태로 표시해 줄 수도 있다.Referring to FIG. 1, a terrain tracking algorithm that generates a path through which an aircraft can fly in close contact with the ground, obtains the position and speed of the current aircraft from a navigation algorithm using terrain information (data), and obtains terrain data from an electronic map. Will perform. These results can give the pilot only the altitude information to fly close to the ground, or display the flight path in three dimensions.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지형추종 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a terrain tracking algorithm according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 지형추종 알고리즘은 크게 3단계를 포함하여 구성된다. 즉, 항공기의 추력성능을 고려하여 현재 비행속도에서의 잉여추력을 계산하고 잉여추력으로부터 항공기의 최대 상승각을 결정한다. 이러한 최대 상승각이 결정되면 모폴로지(morphology) 연산에 반영하여 지형을 단순화 시킨다. 이후 상기 단순화된 지형에 항공기의 선회율을 고려하여 이동 평균(moving average) 기법을 적용시키면 항공기의 성능과 속도를 고려한 지형추종 비행경로를 생성할 수 있게 된다. Referring to FIG. 2, the terrain tracking algorithm includes three steps. That is, the surplus thrust at the current flight speed is calculated in consideration of the thrust performance of the aircraft, and the maximum climb angle of the aircraft is determined from the surplus thrust. Once this maximum elevation angle is determined, it is reflected in the morphology calculation to simplify the terrain. Subsequently, if a moving average technique is applied to the simplified terrain in consideration of the aircraft's turn rate, it is possible to generate a terrain following flight route considering the aircraft's performance and speed.
이하, 상기 지형추종 알고리즘을 구성하는 각 단계에 대하여 더욱 자세하게 설명한다.
Hereinafter, each step of configuring the terrain tracking algorithm will be described in more detail.
(A) 최대 (A) max 상승각Ascent angle 결정 decision
도 3은 항공기에 작용하는 힘의 관계를 나타낸 도면이고, 도 4는 항공기의 추력 데이터를 이용한 추력 곡선이 생성된 것을 나타낸 그래프이다.3 is a view showing the relationship between the force acting on the aircraft, Figure 4 is a graph showing that the thrust curve is generated using the thrust data of the aircraft.
도 3 및 도 4를 참조하면, 항공기의 최대 상승각을 결정하기 위해 항공기 속도에 대한 추력 데이터를 이용한다. 항공기의 현재 고도 및 속도에서 항공기가 더 낼 수 있는 추력인 잉여추력(Texcess)을 알게 되면 최대 상승각을 알 수 있다. 여기서, 추력 데이터를 테이블 형태로 값을 저장하고, 현재 항공기의 고도와 속도에 맞는 잉여추력을 보간법을 이용하여 계산할 수 있다.3 and 4, thrust data for aircraft speed is used to determine the maximum elevation angle of the aircraft. Knowing the T excess , the thrust the aircraft can make at the current altitude and speed of the aircraft, the maximum ascent angle can be determined. Here, the thrust data may be stored in a table form, and the surplus thrust corresponding to the altitude and speed of the current aircraft may be calculated using interpolation.
상기 잉여추력 계산 후 하기 수학식 1에 따라 최대 상승각(γ)을 결정할 수 있게 된다.After calculating the surplus thrust, it is possible to determine the maximum rise angle (γ) according to the following equation (1).
(B) 지형의 단순화(B) the simplification of the terrain
실제의 지형은 매우 복잡한 형태로 나타나므로, 실제 지형을 항공기가 그대로 따라가면 갑작스러운 지형을 항공기의 기동성능이 따라가지 못해 지형과 충돌할 수도 있다. 따라서, 항공기의 기동성능을 고려하여 지형을 단순화시킬 필요가 있다. 지형의 단순화는 상기 계산된 항공기의 최대 상승각을 이용하여 지형이 그 각도에 맞는 일정한 기울기가 되도록 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 지형의 단순화는 이미지 처리 기법인 모폴로지를 이용할 수 있다. Real terrain appears in a very complex form, so if the aircraft follows the actual terrain, it may collide with the terrain because the aircraft's maneuverability cannot follow the sudden terrain. Therefore, it is necessary to simplify the terrain in consideration of the maneuverability of the aircraft. Simplification of the terrain uses the calculated maximum elevation of the aircraft to ensure that the terrain is at a constant slope for that angle. Simplification of the terrain according to an embodiment of the present invention may use morphology, which is an image processing technique.
먼저, 지형 데이터를 이미지 처리가 가능하도록 픽셀(pixel)로 변환할 수 있다. 상기 픽셀의 가로 크기는 지형 데이터 인식의 조밀 정도에 따라 결정될 수 있다. 또한, 상기 픽셀의 세로 크기는 상기 항공기의 최대 상승각 및 상기 픽셀의 가로 크기를 고려하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 세로 크기에 의해 단순화된 지형의 기울기가 정해지게 된다. 이때, 상기 단순화된 지형의 기울기는 상기 항공기의 최대 상승각 이하가 되도록 한다. First, the terrain data may be converted into pixels to enable image processing. The horizontal size of the pixel may be determined according to the degree of compactness of terrain data recognition. In addition, the vertical size of the pixel may be determined in consideration of the maximum elevation angle of the aircraft and the horizontal size of the pixel. That is, the slope of the simplified terrain is determined by the vertical size. At this time, the slope of the simplified terrain is to be equal to or less than the maximum elevation angle of the aircraft.
여기서, 상기 최대 상승각은 항공기가 조종간 변화 없이 현재의 여유 추력만으로 기동 가능한 비행 경로각을 의미하는데, 이는 지면 근접 비행에서 되도록 조종사의 조종간 변화를 줄여 조종에 따른 부담을 줄임과 동시에 항공기가 현재 상태에서 얼마나 움직일 수 있는지에 대한 물리적 지표가 되기 때문에, 상기 단순화된 지형의 기울기는 상기 최대 상승각과 동일한 것이 바람직하다. 즉, 상기 항공기의 최대 상승각 및 단순화된 지형의 기울기가 동일한 경우, 1 픽셀의 차이는 항공기가 기동할 수 있는 최대 기울기가 되는 것이다.Here, the maximum ascending angle means a flight path angle in which the aircraft can be maneuvered with only the current spare thrust without changing between the steering, which reduces the change due to the pilot's control so that the aircraft is in the current state while at close flight to the ground. The slope of the simplified terrain is preferably equal to the maximum ascent angle since it is a physical indicator of how far it can move in. That is, if the maximum elevation angle of the aircraft and the slope of the simplified terrain are the same, the difference of 1 pixel is the maximum slope that the aircraft can maneuver.
상기 픽셀 크기를 결정하여 변환된 것과 같이 전자지도를 통한 지형 데이터를 0 또는 1로 이진화시킨 후 전 영역에서 이웃한 지역의 높이가 최대 1픽셀의 차이만 나도록 모폴로지 팽창 연산을 수행할 수 있다. 모폴로지에 사용되는 마스크의 크기는 2×2일 수 있다.As determined by converting the pixel size, the terrain data through the electronic map may be binarized to 0 or 1, and then a morphology expansion operation may be performed such that the height of the neighboring area in the entire area differs by a maximum of 1 pixel. The size of the mask used for the morphology may be 2 × 2.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모폴로지 연산에 사용되는 마스크의 연산을 하지 않은 경우를 나타내는 도면이고, 도 6은 모폴로지 팽창 연산을 한 경우를 나타내는 도면이며, 도 7은 도 6에 따른 모폴로지 팽창 연산 수행 후 단순화된 지형을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a case in which a mask used for morphology calculation is not performed, FIG. 6 is a diagram illustrating a morphology expansion operation, and FIG. 7 is a morphology according to FIG. 6. A diagram illustrating simplified terrain after performing an expansion operation.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 모폴로지 팽창 연산 과정을 거쳐 복잡한 지형이 항공기의 최대 상승각과 같은 기울기로 단순화된 것을 알 수 있다. 이와 같이, 지형을 단순화 시키면 실제 지형에 대하여 항공기의 성능을 고려하여 미리 상승 또는 하강할 수 있는 지형의 형태가 되며, 이러한 지형의 능선은 지형추종 경로로 사용될 수 있는 것이다.
5 to 7, it can be seen that through the morphology expansion operation process, the complex terrain is simplified to the same slope as the maximum elevation angle of the aircraft. As such, if the terrain is simplified, the terrain may be raised or lowered in advance in consideration of the performance of the aircraft with respect to the actual terrain, and the ridge of the terrain may be used as a terrain following path.
(C) 지형의 곡선화(C) terrain curvature
도 8은 단순화된 지형을 통한 지형추종 비행경로를 나타낸 그래프이고, 도 9는 이동 평균에 사용되는 윈도우 크기를 나타낸 도면이다. FIG. 8 is a graph illustrating a terrain tracking flight path through a simplified terrain, and FIG. 9 is a diagram illustrating a window size used for a moving average.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 모폴로지 연산을 통하여 지형을 단순화 시켜도 상기 단순화된 지형의 꺾여진 구간에서와 같은 경로로 항공기가 비행할 수는 없다.(도 8 참조) 따라서, 항공기의 하중계수 및 속도를 고려하여 항공기가 선회할 수 있는 완만한 곡선으로 만드는 것이 바람직하다. 상기 단순화된 지형을 완만한 곡선으로 만들기 위해 내접하는 원을 그리는 것은 무한정하므로, 언제나 적용할 수 있는 방법으로 이동 평균(moving average) 기법을 이용할 수 있다. 상기 이동 평균 기법은 일반적으로 과거의 데이터를 이용하여 미래의 데이터를 예측하는 필터링 기법 중 하나이나, 과거의 데이터를 많이 이용하게 되면 딜레이 현상이 나타난다. 그러나, 지형의 고도 데이터는 전자지도를 통하여 모두 알고 있기 때문에 반드시 과거의 데이터 만을 이용할 필요는 없다. 따라서, 상기 이동 평균 기법을 이용하고자 하는 위치의 데이터 값에서 전?후 같은 위치 수의 데이터(이하, 윈도우 크기(window size)라 함)를 이용하면(도 9 참조) 딜레이 현상 없이 필터링 효과를 발휘할 수 있다.8 and 9, even if the terrain is simplified through the morphology calculation, the aircraft may not fly in the same path as in the collapsed section of the simplified terrain (see FIG. 8). And considering the speed, it is desirable to make a gentle curve that the aircraft can turn. Since the drawing of inscribed circles is infinite in order to make the simplified terrain into a smooth curve, a moving average technique can be used as an always applicable method. The moving average technique is generally one of filtering techniques for predicting future data using past data, but a delay occurs when a lot of past data is used. However, since the elevation data of the terrain is all known through the electronic map, it is not necessary to use only the historical data. Therefore, using the same number of data as before and after (hereinafter, referred to as a window size) in the data value of the position where the moving average technique is to be used (see FIG. 9), a filtering effect can be achieved without a delay phenomenon. Can be.
여기서, 윈도우 크기는 항공기의 선회율 특성을 반영하여 결정할 수 있다. 즉, 단순화된 지형의 기울기는 0 또는 부호만 반대인 일정한 기울기를 갖고 있으므로, 상기 단순화된 지형을 상기 꺾여진 구간에서 일정한 최소곡률반경을 갖는 곡선이 되도록 이동 평균 기법을 적용하되, 상기 최소곡률반경이 항공기의 선회반경 이상이 되도록 윈도우 크기를 결정할 수 있다. Here, the window size may be determined by reflecting the turn rate characteristic of the aircraft. That is, since the slope of the simplified terrain has a constant slope which is opposite to zero or only a sign, a moving average technique is applied such that the simplified terrain becomes a curve having a constant minimum curvature radius in the bent section, wherein the minimum curvature radius The window size can be determined to be larger than the aircraft's turning radius.
도 10은 이동 평균 기법에 사용될 윈도우 크기 결정을 위한 항공기 선회반경과 단순화된 지형을 나타낸 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating the aircraft turning radius and simplified terrain for window size determination to be used in the moving average technique.
도 10을 참조하면, Point 1은 단순화된 지형의 꺾여진 부분을 나타내며, x 및 y는 픽셀의 가로 크기 및 세로 크기를, R은 항공기의 선회반경을, d는 Point 1에서 항공기 선회반경의 최단거리를 나타낸다. 단순화된 지형을 항공기의 선회반경 이상의 최소곡률반경을 갖는 곡선이 되도록 하기 위해서는, 이동 평균 기법에 의하여 이동되는 Point 1의 거리(dw)가 d 이상이 되도록 하는 윈도우 크기(n)를 사용하면 된다. 이때, 상기 dw는 하기 수학식 2와 같은 수열로 표현될 수 있다.Referring to FIG. 10,
또한, 상기 항공기의 선회반경(R)은 항공기의 속도(V), 항공기의 하중계수(N) 및 중력가속도(g)를 이용하여 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the turning radius (R) of the aircraft can be expressed by the following equation (3) using the speed (V) of the aircraft, the load coefficient (N) and gravity acceleration (g) of the aircraft.
한편, 상기 d는 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.Meanwhile, d may be expressed as in Equation 4 below.
여기서, dw≥d를 만족하는 n을 사용하여 단순화된 지형에 대해 이동 평균 기법을 수행하면 항공기의 선회율을 만족하는 완만한 곡선경로로 변화된다. 따라서, 상기 완만한 곡선경로를 최종 지면 밀착비행을 위한 지형추종 비행경로로 사용할 수 있게 된다.
Here, if the moving average technique is performed on the simplified terrain using n satisfying d w ≥ d, it is changed to a smooth curve path satisfying the turn rate of the aircraft. Therefore, the gentle curve path can be used as a topography following flight path for the final close contact flight.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment, this invention is not limited by this and it will be described below by the person of ordinary skill in the art, and the following. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
Claims (8)
(A) 항공기의 최대 상승각을 결정하는 단계;
(B) 컴퓨터 데이터베이스에 입력된 실제 지형을 일정한 기울기를 갖도록 단순화하되, 상기 기울기는 상기 항공기의 최대 상승각 이하의 기울기를 갖도록 단순화하는 단계; 및
(C) 상기 항공기의 선회반경 이상의 최소곡률반경을 갖도록 상기 (B)의 단순화된 지형을 곡선화하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법.In the method of generating a flight path of an aircraft using a computer,
(A) determining a maximum elevation angle of the aircraft;
(B) simplifying the actual terrain entered into the computer database to have a constant slope, the slope having a slope less than or equal to the maximum ascent angle of the aircraft; And
(C) curved the simplified terrain of (B) to have a minimum radius of curvature of at least the turning radius of the aircraft;
Real-time terrain tracking flight path generation method using a computer comprising a.
상기 (A) 단계는, 상기 항공기의 고도, 속도 및 잉여추력을 이용하여 상기 항공기의 최대 상승각을 결정하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법.The method of claim 1,
The step (A) is a computer-generated terrain tracking flight path generation method using a computer, characterized in that for determining the maximum elevation angle of the aircraft using the altitude, speed and surplus thrust of the aircraft.
상기(B) 단계는,
(B1) 상기 컴퓨터 데이터베이스에 입력된 실제 지형을 픽셀(pixel)로 변환하는 단계; 및
(B2) 상기 픽셀로 변환된 실제 지형을 일정한 기울기를 갖도록 모폴로지(morphology) 연산을 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법.The method of claim 1,
Step (B),
(B1) converting the actual terrain inputted into the computer database into pixels; And
(B2) performing a morphology operation on the actual terrain converted to pixels to have a predetermined slope;
Real-time terrain tracking flight path generation method using a computer comprising a.
상기 (B1)의 픽셀 변환은, 상기 픽셀의 세로 크기를 상기 항공기의 최대 상승각 이하의 기울기가 되도록 결정하여 상기 실제 지형을 픽셀로 변환하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법.The method of claim 3,
In the pixel conversion of (B1), the real-time terrain tracking flight path of the aircraft using a computer, characterized in that the vertical size of the pixel is determined to be less than the maximum elevation angle of the aircraft to convert the actual terrain into pixels. How to produce.
상기 (B2)의 모폴로지 연산은, 상기 (B1) 단계로부터 변환된 지형의 이웃한 지역의 높이 차이가 0 또는 1픽셀이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법.The method of claim 3,
The morphology calculation of (B2) is a computer-generated real-time topographic tracking flight path generation method of the aircraft, characterized in that the height difference of the neighboring area of the terrain converted from the step (B1) is 0 or 1 pixel.
상기 (C) 단계는, 이동 평균(moving average) 기법을 이용하여 상기 (B)의 단순화된 지형을 곡선화하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법.The method of claim 1,
Step (C) is a computer-implemented real-time terrain tracking flight path generation method using a computer, characterized in that for the curved curve of the simplified terrain (B) using a moving average technique.
상기 이동 평균 기법에 사용되는 윈도우 크기(window size)는 적용 위치의 데이터 전?후로 동일한 위치 수의 데이터를 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법.The method of claim 6,
The window size used in the moving average technique is determined using the data of the same number of positions before and after the data of the application position, the method for generating a real-time terrain tracking flight path of a computer using the aircraft.
상기 윈도우 크기는, 상기 곡선화된 지형의 최소곡률반경이 상기 항공기의 선회반경 이상이 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 항공기의 실시간 지형추종 비행경로 생성 방법.
The method of claim 7, wherein
And the window size is determined such that the minimum radius of curvature of the curved terrain is greater than or equal to the turning radius of the aircraft.
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